Les voitures autonomes nécessitent un stockage massif de données pour les panneaux numériques dans les intérieurs et les écrans d'infodivertissement
La pandémie a créé de nombreux défis dans le développement des véhicules modernes - les gens ont choisi de ne pas utiliser les services de covoiturage et les transports en commun, et beaucoup n'ont pas du tout quitté leur domicile. L'industrie automobile autonome croît plus lentement que prévu. Cependant, le mouvement sur le marché des systèmes intérieurs numériques ouvre des opportunités pour les fabricants de mémoire alors que les voitures continuent d'évoluer vers des serveurs sur roues.
Chris Baxter, directeur général de la division des systèmes embarqués de Micron Technology, a déclaré que si les attentes pour le marché de la conduite autonome ont chuté, il y a beaucoup de place pour la croissance dans le segment ADAS. Il a noté que Tesla avait déjà renoncé à ses allégations de conduite autonome et s'était concentré sur les systèmes de niveau 2 et 3. «Nous verrons des développements dans ce domaine - régulateur de vitesse adaptatif, systèmes de maintien de voie, systèmes de freinage automatique et de surveillance du conducteur. En 2021, le marché de la technologie automobile aura de belles perspectives - mais pas dans le domaine de la conduite autonome, mais dans le domaine de la digitalisation de l'habitacle. "
À long terme, Micron continue de s'attendre à ce que les véhicules autonomes restent une priorité pour les entreprises dans les domaines qui peuvent couvrir les coûts associés (comme les robots-taxis et le camionnage). Les volumes de données automobiles devraient continuer de croître. Baxter a ajouté que "nous assisterons également à une évolution vers la centralisation de l'informatique automobile".
Il convient de noter que de gros volumes de calcul se produiront également en dehors des systèmes d'infodivertissement. Le fait est que les véhicules (véhicules sans pilote et pas seulement) se développent et interagissent avec divers services (qui, entre autres, assurent le fonctionnement des fonctions de conduite sans pilote). Par exemple, Aceinna fabrique des solutions de capteurs pour une variété d'industries (y compris l'automobile et l'aérospatiale), et bien que l'entreprise n'opère pas directement sur le marché de l'informatique, sa technologie en dépend.
«Nous ne sommes pas dans le secteur des appareils informatiques ou des technologies de performance», a déclaré le PDG Yang Zhao. Il a également noté que son entreprise était «axée sur les capteurs». Cependant, certains capteurs (y compris les appareils de vision par ordinateur) nécessitent une puissance de traitement élevée pour traiter les données utilisées pour les systèmes de navigation et de conduite autonome. Selon Zhao, la voiture du futur, comme tout robot, doit être suffisamment intelligente pour se déplacer de manière autonome, être équipée de nombreux capteurs, utiliser des algorithmes modernes et avoir une puissance de traitement élevée.
Une grande partie de l'informatique dans les véhicules est concentrée sur des systèmes externes tels que les satellites GPS et les systèmes de navigation inertielle, a déclaré Zhao. «Il existe un algorithme unifié qui accélère l'ensemble du système. Avec lui, vous pouvez obtenir une précision absolue. " Cependant, il est possible que votre véhicule se déconnecte des systèmes de navigation externes en raison du mauvais temps ou pour d'autres raisons. «Votre lidar peut devenir aveugle et se casser, mais cela ne se produira pas avec la navigation inertielle. L'environnement extérieur ne l'affectera pas. "
Zhao pense que ces systèmes auront besoin de leur propre puissance de calcul et de leur propre mémoire pour fonctionner de manière autonome, et qu'ils devraient également être séparés des autres modules. «Le système de contrôle du véhicule doit être complètement fermé et isolé. Aucun nœud ne devrait y avoir accès. "
La segmentation des systèmes automobiles signifie que les besoins en mémoire seront différents et dépendront des architectures utilisées sur d'autres marchés (par exemple, les appareils mobiles ou l'Internet des objets). Western Digital opère sur tous ces marchés, selon Hubert Verhoeven, vice-président senior des secteurs automobile, mobile et émergents de la société. "Il existe de nombreux exemples de telles intersections dans l'histoire." De nombreux développeurs s'orientent vers le développement de systèmes plus unifiés et isolés pour les véhicules dotés de leurs propres modules de mémoire (par exemple, une mémoire flash séparée pour les systèmes d'infodivertissement). "Beaucoup cherchent à créer des clusters avec stockage pour les données des consommateurs."
Verhoeven estime que les systèmes d'infodivertissement avec modules de navigation ont besoin d'une architecture qui intègre les ressources informatiques et la mémoire. Cette architecture augmentera la capacité de stockage flash et prendra en charge plusieurs interfaces (telles que eMMC et UFS). Les preuves que les voitures deviennent des serveurs sur roues vont au-delà de l'utilisation de disques SSD dans les systèmes d'infodivertissement. Verhoeven a noté qu'il existe déjà une demande de NVMe sur le marché des transports, car les véhicules de ces entreprises ont d'énormes besoins en matière d'exploitation forestière. "Ces flottes ont des voitures que l'on peut appeler des centres de données sur roues."
Alors que certaines des fonctions des véhicules autonomes sont liées aux systèmes en temps réel, Verhoeven a noté que certains cas d'utilisation permettaient à des téraoctets de données de s'accumuler sur plusieurs jours (par exemple, pour la gestion de flotte). "Beaucoup de nos clients préfèrent simplement retirer les disques à un moment donné, les brancher sur leurs serveurs et effectuer un déchargement complet." Dans de tels scénarios, a-t-il déclaré, le facteur de forme est important, permettant de retirer les disques et de faciliter la maintenance. «Les clients aiment pouvoir travailler avec des systèmes hautes performances, et si quelque chose ne va pas avec un disque, vous pouvez simplement le remplacer.»
Verhoeven a également noté que l'industrie automobile utilise souvent des technologies considérées comme basiques dans les scénarios industriels, mobiles et serveurs. Dans certains scénarios, les disques NVMe sont préférés en raison de la faible latence et des exigences de transfert de données à volume élevé du centre de données. S'il est logique de réduire le nombre de magasins de données séparés dans la voiture, il reste un besoin de segmentation - sinon, nous pouvons placer les fonctions pour ADAS sur le même support sur lequel le divertissement pour enfants est enregistré, a noté Verhoeven. Cette architecture équilibre également le coût, l'efficacité, la sécurité et la fiabilité en permettant à certains sous-systèmes de recevoir des données d'un pool commun.
En outre, les exigences relatives à la quantité de mémoire et aux caractéristiques de stockage seront dictées par le niveau d'autonomie du véhicule. Les véhicules de niveau 4 et 5 devraient avoir besoin d'exaoctets de stockage d'ici 2027. "L'infodivertissement et l'ADAS ont cependant besoin de la plupart de ce stockage, et ils sont de niveau 2 et 3." Néanmoins, Western Digital associe ses perspectives commerciales à la manière dont les équipementiers mettront en œuvre les fonctionnalités avancées des couches 4 et 5 - ces implémentations stimuleront le développement du stockage.
Cependant, même dans les voitures des 2e et 3e niveaux, il existe de nombreux sous-systèmes intégrés qui génèrent des données, qui sont ensuite affichées quelque part. Ces systèmes font partie de grappes plus importantes et se trouvent maintenant même dans les véhicules à bas prix dotés de la fonctionnalité ADAS, a déclaré Verhoeven. Même si le véhicule ne dispose pas d'un système d'automatisation de la conduite, des téraoctets de données peuvent être utilisés et traités. «Nous pouvons voir de plus en plus de grands écrans intégrés dans les véhicules par les équipementiers», a déclaré Verhoeven. Alors que les fonctionnalités avancées commencent à devenir la norme dans les voitures à bas prix, les exigences de stockage et les vitesses augmenteront, ce qui signifie que nous aurons bientôt besoin d'un demi téraoctet.
Baxter de Micron a déclaré que l'introduction de l'automatisation de la conduite et des systèmes numériques dans la cabine entraînerait le passage d'une architecture à unité de commande unique à une architecture utilisant des unités séparées qui contrôlent leurs modules. Les ingénieurs automobiles évolueront de plus en plus vers des dispositifs multi-puces combinant mémoire et stockage, GDDR6 remplaçant la DRAM à faible consommation dans certaines applications.
Baxter pense qu'un changement est à venir dans l'industrie de la mémoire en réponse au marché automobile et à ses demandes. Des changements sont nécessaires dans la conception et la structure de la mémoire pour que les solutions industrielles répondent aux conditions du marché et aux exigences de l'industrie automobile. Dans le même temps, les technologies établies (telles que le flash NOR) sont toujours essentielles pour les fonctions de démarrage rapide afin d'aider les conducteurs à éviter d'avoir à attendre le démarrage des systèmes embarqués après avoir tourné la clé de contact.
La puissance est un gros problème car un centre de données sur roues peut gérer plus de 600 TOPS - ce qui peut prendre jusqu'à 1000W de puissance. Il ne s'agit pas seulement des processeurs, mais aussi de la mémoire. La consommation d'énergie est particulièrement importante pour les véhicules électriques et pose des défis aux ingénieurs qui doivent faire face à des défis thermiques.
L'approche de Micron consiste à faire des compromis entre puissance et performances en utilisant une mémoire économe en énergie et basse consommation telle que LPDDR4X. Dans le même temps, des modes de traitement de données plus avancés offrent une efficacité énergétique améliorée - une caractéristique extrêmement importante pour les voitures autonomes qui utilisent des applications d'intelligence artificielle hautes performances et énergivores.
La complexité informatique est également un problème, et la sous-estimation entraîne des retards dans la sortie des véhicules de niveau 4 et 5, a déclaré Robert Bilby, directeur principal de l'architecture des systèmes automobiles chez Micron. "Le niveau de performance requis pour mettre en œuvre des systèmes de conduite autonome n'est toujours pas tout à fait clair."
Selon le scénario de mise en œuvre rapide de Yole Development, la demande de lecteurs flash automobiles augmente et la demande de dispositifs NAND automobiles pour les véhicules de niveau 2 et 3 devrait augmenter après 2022.
Comme Western Digital, Micron se concentre sur une approche de clustering qui sépare les données critiques du contenu de divertissement et exploite des pools de données partagés pour améliorer l'efficacité (un exemple d'un tel pool serait une partition qui stocke toutes les cartes utilisées simultanément dans différentes applications). Bilby pense que cette approche imite une architecture de serveur. "C'est là qu'intervient le concept de virtualisation, qui permet à différentes applications d'accéder à un pool de données partagé."
Il a également noté que de plus en plus d'attention est accordée aux questions de sécurité. «Il est très important pour l'industrie que la mémoire utilisée dans les voitures soit certifiée pour les cas d'utilisation appropriés.» Nous parlons d'une large gamme de dispositifs de mémoire - de la DRAM pour ADAS au GDDR6 pour les écrans multimédias dans la cabine. "En général, beaucoup passent aux NVMe et aux SSD."
De nombreux ingénieurs s'éloignent de l'ancienne approche consistant à ajouter progressivement des fonctionnalités et à développer des fonctionnalités. De nombreuses personnes s'efforcent de travailler sur l'architecture en général. «Le remplacement de l'utilisation de plusieurs périphériques eMMC ou UFS va vers une approche plus consolidée et centralisée du stockage des données. Bilby estime que tous les appareils utilisés dans les voitures doivent être certifiés en conséquence. "Cependant, cela ne sera pas facile à réaliser. Je pense que les technologies doivent mûrir et devenir disponibles pour ces applications."
Tom Coughlin, président de Coughlin Associates, a déclaré que les constructeurs automobiles commençaient tout juste à passer aux disques SSD pour le stockage de contenu alors que les prix continuaient de baisser. En raison du fait que pour créer un serveur sur roues
beaucoup de mémoire est nécessaire , de nouvelles technologies seront envisagées, mais elles doivent faire face aux conditions extrêmes des scénarios d'utilisation automobile. Coughlin a noté que la MRAM
peut résister à des températures élevées et peut potentiellement remplacer le flash NOR dans certaines applications.
Coughlin pense qu'il y a de nombreux compromis à considérer lors du choix des dispositifs de mémoire pour les voitures et des équilibres entre capacité, endurance et durabilité. En outre, les dispositifs de mémoire doivent pouvoir fonctionner avec diverses technologies qui sont introduites dans les voitures modernes. Parmi ces technologies figurent le protocole TCP et la connexion Ethernet - ils fournissent la fonctionnalité réseau des serveurs sur roues. Ce sont ces technologies qui permettent de transmettre le trafic vers des environnements externes où les outils de traitement de données et l'IA entrent en jeu.
Bilby estime que la vitesse de calcul et les performances des périphériques de mémoire doivent correspondre aux vitesses de la 5G - on pense que la vitesse de ces réseaux deviendra la norme pour les systèmes automobiles en temps réel en réseau. «Il est nécessaire de collecter des données sur des millions et des milliards de kilomètres parcourus. Ces données vous permettront de créer et de former des modèles qui fonctionneront dans des environnements et des conditions complexes. " La formation de ces modèles repose sur des centres de données hautes performances qui ont cruellement besoin d'une mémoire rapide. Bilby pense que les fonctions de mise en réseau deviendront des composants clés des systèmes de conduite autonome - elles permettront des données de trafic en temps réel, ainsi que la formation supplémentaire des algorithmes.
À plus long terme, la 5G affectera également le développement des communications cellulaires V2X - elle permettra aux voitures d'interagir non seulement avec l'infrastructure, mais aussi entre elles. Ainsi, les voitures sur la route deviendront comme un groupe de serveurs travaillant ensemble - et elles n'auront peut-être pas besoin d'un cloud centralisé. "Ces technologies aideront à prédire l'état de l'environnement et à comprendre comment une voiture est conduite avec 5 ou 10 véhicules."
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